• 让老板虎躯一震的前端技术,KPI杀手


    本文由云+社区发表

    作者:思衍Jax

    img

    天下武功,唯 (wei) 快(fu) 不(bu) 破(po)。

    随着近几年的前端技术的高速发展,越来越多的团队使用 React、Vue 等 SPA 框架作为其主要的技术栈。以 React 应用为例,从性能角度,其最重要的指标可能就是首屏渲染所花费的时间了。那么今天,我们要给大家分享的一个把优化做到极致的故事。

    我们的目标是让 H5 的页面也能够拥有 Native 般的体验,如果你还在寻求什么技术能够让老板虎躯一震(拯救你的KPI),那么这篇文章或许能够帮助到你。

    企鹅辅导课程详情页是什么

    img企鹅辅导详情页

    课程详情页是腾讯旗下企鹅辅导 APP 中最重要页面之一,也是流量最大的页面之一,所以它的打开速度也是至关重要的。

    这是一个使用 React 编写的 H5 页面,运行于多端,包括: 企鹅辅导APP手机 QQ手机浏览器

    架构演变

    纯异步渲染

    我们知道当前主流的 SPA 的应用的默认渲染方式都是这样的:

    img

    在这种情况下,从加载页面到用户看到页面(首屏渲染所花费的时间)就是上图中灰色边框区域所包括的时间。

    这是最慢的一种方式,就算 CGI 够快,最少要花费 1S2S 左右的时间了。

    接着我们简单优化一下:

    • 把静态资源缓存起来,这样下次用户打开的时候就不用从网络请求了。
    • 步拉取 CGI 这个动作是否可以提前呢?我们可以在请求 HTML 之后,先通过一段 JS 脚本去请求 CGI 数据,后面第 步的时候,就可以直接拿到数据了,这就是 CGI 预加载

    怎么做到呢?我们的方案是统一封装 Request 请求工具,在用 Webpack 打包的时候,会往页面顶部注入一段 预加载 CGI 的 JS 代码,维护一个CGI 与 DATA 对应 MAP,后面发请求的时候,先去 MAP 里取值,如果有值的话直接拿出来,没有的话则发起HTTP 请求。(具体请查阅我们团队开源的 Preload 工具)

    img

    这种模式还有一些其他的优化的方法:

    • 在 HTML 内实现 Loading 态或者骨架屏;
    • 去掉外联 css;
    • 使用动态 polyfill;
    • 使用 SplitChunksPlugin 拆分公共代码;
    • 正确地使用 Webpack 4.0 的 Tree Shaking;
    • 使用动态 import,切分页面代码,减小首屏 JS 体积;
    • 编译到 ES2015+,提高代码运行效率,减小体积;
    • 使用 lazyload 和 placeholder 提升加载体验。

    效果如下图所示:

    img异步渲染

    直出同构

    在异步的模式下,除了上述优化,我们还在端内(企鹅辅导 APP、手机 QQ)内做了离线包缓存(腾讯手Q方面独立研发出来的针对手机端优化的方案,简而言之就是将静态资源缓存在手机 APP 内),经过我们的数据测试,首屏渲染大概能够达到秒开(1s左右) 的效果。

    img-w300

    但对有着性能极致追求的我们来说,肯定是不会满意的。

    继续优化,最容易、最大众的套路肯定就是直出(服务端渲染)了。

    img

    现在直出的方案已经有很多很多种,这里也不多做介绍了,如果您想了解更多关于服务端渲染的方案,请参考这篇文章。

    直出针对首屏时间的优化效果是非常明显的,经过我们的测试,数据大概能够提升25%左右。

    直出之后的效果如下图:

    img直出同构

    可以看到对于首屏来说,没有了【加载中...】的等待时间,视觉体验提升了不少。

    PWA 直出

    imgPWA

    针对上述、常见的直出应用来说,我们能够优化的点在哪里呢?让我们来详细分析一波,这也是今天我们要给大家分享的重点。

    首先看看直出应用各个环节的耗时表 (本地环境 2018款 iMac):

    过程名称 过程花费
    Node 内 CGI 拉取 300 ms
    RenderToString 20 ms
    网络耗时 10 ms
    前端HTML渲染 30 ms

    从上面的表中我们看出,直出渲染的耗时的大头还是在 CGI 接口的拉取上。

    我们现在提出两个问题

    • CGI 接口的数据是否可以缓存 ?
    • HTML 又是否可以缓存 ?
    一、接口的动静分离

    img动态信息

    这个页面的接口数据中,有一些数据,是实时变动的, 比如:当前还剩多少个名额、此时此刻课程的价格、用户是否购买过这个课程等。

    这些数据的特性决定了这个数据接口不能够被缓存。(假设将其缓存,那么就会存在可能用户进来看到当前还剩下10个名额,其实课程已经卖光了的情况)

    为了这个时间耗时的大头,我们做了CGI接口的动静分离

    将与用户态、当前时间没有关联的数据(比如课程标题课程上课的时间试听模块的地址等)放在一个接口(静态接口),其他变化的数据放在另一个接口(动态接口)。

    那么可以使用静态的接口来做服务端渲染,好处是第一比较快(少了动态的信息,而且后台也可以做缓存),第二 Node 直出可以做缓存了。

    二、直出 Redis 缓存

    这样我们就可以将那部分静态的、不会经常变动的数据用来直出 HTML,然后将这个 HTML 文件缓存到 Redis 中

    客户端请求此网页,Node 端接受到请求之后,先去 Redis 里拿缓存的 HTML,如果 Redis 缓存没有命中,则拉取静态的 CGI 接口渲染出 HTML存入 Redis。

    客户端拿到 HTML 之后,会立刻渲染,然后再用 JS 去请求动态的数据,渲染到相应的地方。

    img

    做完之后我们可以看到优化效果的提升是非常非常明显的:

    img

    直接从 262ms 提升到了 16ms !(本地环境),简直飞一般的感觉,妈妈再也不用担心领导看耗时了。

    三、PWA 直出缓存

    关于什么是 PWA ,以及如何使用,请移步这篇文章。

    做了 Node 端直出的 HTML 缓存之后,我们接着优化,接着思考,是否可以在客户端也缓存 HTML,这样连网络延时这部分消耗也省掉呢。

    答案就是使用 PWA 在客户端做离线缓存,将我们直出的 HTML 缓存在客户端,每次用户请求的时候,直接从 PWA 离线缓存里取出对应的直出页面(HTML)响应给用户,响应之后紧接着请求 Node 服务更新本地的 PWA 缓存。(如下图所示)

    img

    核心代码:

    self.addEventListener("fetch", event => {  
     // TODO other logic (maybe fetch filter)
    
      // core logic
      event.respondWith(
        caches.open(cacheName).then(function(cache) {
          return cache.match(cacheCourseUrl).then(function(response) {
            var fetchPromise = fetch(cacheCourseUrl).then(function(
              networkResponse
            ) {
              if (networkResponse.status === 200) {
                cache.put(cacheCourseUrl, networkResponse.clone());
              }
              return networkResponse;
            });
            return response || fetchPromise;
          });
        })
      );
    });
    

    废话不多说,先看效果对比 (左 PWA 直出;右 离线包):

    imgduibi

    从上图可以看出,使用了 PWA 直出缓存之后,首屏渲染基本是毫秒开,可以说与 Native 并肩了。

    经过我们的数据测试,使用 PWA 直出缓存,首屏渲染的时间最好可以到400ms左右级别:

    img

    PWA 直出细节优化

    一、防页面跳动

    因为对接口进行了动静分离,使用静态接口直出页面,然后在客户端拉取动态数据渲染完。这就可能会导致页面的抖动(比如详情页中的试听模块,是在客户端渲染的)。

    img

    因为高度改变了,视觉上就会出现抖动(具体可以参考上面章节直出时候的 GIF 截图)。

    要去掉页面抖动的情况,就必须保证容器的高度在直出时候已经存在了

    比如这个试听模块,其实这个封面图和试听按钮是可以在服务端渲染出来的,而后面的 Video 模块则必须要在客户度渲染(腾讯云 Tcplayer)。

    所以这里可以拆分成:(试听封面 + 按钮 + 时间)服务端渲染 + 底层 Video(客户端渲染)。

    有些需要在客户端计算高度的容器(表现为常放在 ComponentDidMount 里计算),如果它们依赖客户端环境(比如依赖当前系统是安卓还是 IOS),就导致他们肯定不能放在服务端直接渲染出来,这又怎么办呢?

    这里我们的做法,是将这些计算放在 HTML body 之前,通过内联的脚本嵌入,计算出当前环境,给 body 加上一个特定的类(class),然后在这个特定的类下面的元素,就可以通过 css 给予特定的样式。比如下面代码:

    /*
     * 因为在不同的手机 APP 环境内,页面的 padding 是不一样的。
     * 我们要在页面渲染完之前加上相应的 padding 
     */
    var REGEXP_FUDAO_APP = /EducationApp/;
    if (
      typeof navigator !== "undefined" &&
      REGEXP_FUDAO_APP.test(navigator.userAgent)
    ) {
      if (/Android/i.test(navigator.userAgent)) {
        document.body.classList.add("androidFudaoApp");
      } else if (/iPhone|iPad|iPod|iOS/i.test(navigator.userAgent)) {
        if (window.screen.width === 375 && window.screen.height === 812) {
          document.body.classList.add("iphoneXFudaoApp");
        } else {
          document.body.classList.add("iosFudaoApp");
        }
      }
    }
    .androidFudaoApp .tt {
      padding-top: 48px;
      background-position-y: 84px;
    }
    
    .iphoneXFudaoApp .tt {
      padding-top: 88px;
      background-position-y: 124px;
    }
    
    .iosFudaoApp .tt {
      padding-top: 64px;
      background-position-y: 100px;
    }
    

    然后把这段代码通过构建插入到页面 body 之前。

    img-w500

    防抖动优化效果如下 (左优化完,右未优化):

    imgduibi_doudong

    二、冷启动预加载

    虽然我们做了 PWA 离线缓存,但是对于冷启动来说,客户端里面的 PWA 缓存还是没有的,这样就会导致初次点击页面,渲染速度相对慢一点。

    这里我们可以在 APP 启动的时候,用一个预加载的脚本最大限度的拉取用户可能访问的页面。

    核心代码如下:

    // 预加载页面时, PWA 预缓存课程详情页面的直出
    function prefetchCache(fetchUrl) {
        fetch("https://you preFetch Cgi")
          .then(data => {
            return data.json();
          })
          .then(res => {
            const { courseInfo = [] } = res.result || {};
            courseInfo.forEach(item => {
              if (item.cid) {
                caches.open(cacheName).then(function(cache) {
                  fetch(`${courseURL}?course_id=${item.cid}`).then(function(
                    networkResponse
                  ) {
                    if (networkResponse.status === 200) {
                      cache.put(
                        `${courseURL}?course_id=${item.cid}`,
                        networkResponse.clone()
                      );
                    }
                    // return networkResponse;
                  });
                });
              }
            });
          })
          .catch(err => {
            // To monitor err
          });
    }
    

    PWA 直出遗留问题

    一、兼容性问题

    随着 PWA 技术的发展,现今大部分手机以及 PC 环境已经支持对 PWA 进行了支持。经过我们的测试发现:安卓基本上都是支持的,IOS 需要11.3以上才支持。

    Service Workers 兼容性图

    img

    二、IOS 渲染问题

    很多的经验告诉我们,外联的 script 标签要放在 body 的后面,因为它会阻塞页面的 DOM 渲染。

    经过测试发现,IOS 的 WebView (UIWebView)渲染机制并不会上述一样,而是要等到后面的 JS 执行完之后才渲染页面,如果是这样,我们的直出渲染优化就没有效果了(因为 HTML 并不在最开始渲染),这里可以使用 script 标签的 asyncdefer 属性来达到异步渲染的作用。

    升级 WkWebView 之后,情况得到改善,渲染正常。

    附录

    参考资料

    此文已由作者授权腾讯云+社区在各渠道发布

    原文:企鹅辅导课程详情页毫秒开的秘密 - PWA 直出

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